Más allá del CMOS
Posibles tecnologías futuras de lógica digital

Más allá de CMOS se refiere a las posibles tecnologías de lógica digital futuras más allá de los límites de escala de la tecnología CMOS . [1] [2] [3] [4] lo que limita la densidad y las velocidades del dispositivo debido a los efectos del calentamiento. [5]

Beyond CMOS es el nombre de uno de los 7 grupos focales de ITRS 2.0 (2013) y de su sucesor, la Hoja de Ruta Internacional para Dispositivos y Sistemas .

Escalado del reloj de la CPU

Las CPU que utilizan CMOS se lanzaron al mercado a partir de 1986 (por ejemplo, Intel 80386 de 12 MHz ). A medida que se redujeron las dimensiones de los transistores CMOS, también aumentaron las velocidades de reloj. Desde aproximadamente 2004, las velocidades de reloj de las CPU CMOS se estabilizaron en aproximadamente 3,5 GHz.

Gráfico de las posibles mejoras de eficiencia con un modelo "más Moore" (es decir, más mejoras de la tecnología actual) y "más allá de CMOS" (es decir, un cambio de paradigma en la tecnología). De la Hoja de ruta internacional para dispositivos y sistemas [6]

Los tamaños de los dispositivos CMOS siguen reduciéndose: consulte el modelo de optimización de arquitectura de procesos de Intel (y el antiguo modelo tick-tock ) e ITRS :

Todavía no está claro si los transistores CMOS seguirán funcionando por debajo de los 3 nm. [4] Véase 3 nanómetros .

Comparaciones de tecnología

Alrededor de 2010, la Iniciativa de Investigación Nanoelectrónica (NRI) estudió varios circuitos en diversas tecnologías. [2]

Nikonov evaluó (teóricamente) muchas tecnologías en 2012, [2] y las actualizó en 2014. [8] La evaluación comparativa de 2014 incluyó 11 tecnologías electrónicas, 8 espintrónicas , 3 orbitrónicas, 2 ferroeléctricas y 1 tensiontrónica . [8]

El informe ITRS 2.0 de 2015 incluyó un capítulo detallado sobre Beyond CMOS , [9] que cubre la RAM y las puertas lógicas.

Algunas áreas de investigación

Computación superconductora y RSFQ

La computación superconductora incluye varias tecnologías más allá de CMOS que utilizan dispositivos superconductores, a saber, las uniones Josephson , para el procesamiento y la computación de señales electrónicas. Una variante llamada lógica cuántica de flujo único rápido (RSFQ) fue considerada prometedora por la NSA en una encuesta tecnológica de 2005 a pesar del inconveniente de que los superconductores disponibles requieren temperaturas criogénicas. Desde 2005 se han desarrollado variantes de lógica superconductora más eficientes energéticamente y se están considerando para su uso en computación a gran escala. [12] [13]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Ampliando el camino más allá de CMOS. Hutchby 2002" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 2022-12-06 . Consultado el 2023-04-16 .
  2. ^ abc Nikonov, Dmitri E.; Young, Ian A. (septiembre de 2012). "Descripción general de los dispositivos Beyond-CMOS y una metodología uniforme para su evaluación comparativa". arXiv : 1302.0244 [cond-mat.mes-hall].
  3. ^ Bernstein y col. (2011). "Perspectivas de dispositivos y arquitectura para conmutadores Beyond CMOS". Archivado desde el original el 22 de febrero de 2015. Consultado el 22 de febrero de 2015 . {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  4. ^ ab "Revisión de tecnologías avanzadas y más avanzadas de FET CMOS para el diseño de circuitos de radiofrecuencia. Carta 2011" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 23 de febrero de 2015. Consultado el 23 de febrero de 2015 .
  5. ^ Frank, DJ (marzo de 2002). "Límites de escalado de CMOS con restricciones de potencia". IBM Journal of Research and Development . 46 (2.3): 235–244. CiteSeerX 10.1.1.84.4043 . doi :10.1147/rd.462.0235. 
  6. ^ "Más allá de CMOS" (PDF) . The International Roadmap for Devices and Systems (edición de 2017). IEEE. 2018. Archivado (PDF) desde el original el 2018-07-03 . Consultado el 2018-07-03 .
  7. ^ "Samsung promete iniciar la producción de chips de 10 nm en 2016". 23 de mayo de 2015. Archivado desde el original el 16 de julio de 2015. Consultado el 16 de julio de 2015 .
  8. ^ ab Nikonov; Young (2015). "Evaluación comparativa de dispositivos exploratorios Beyond-CMOS para circuitos integrados lógicos". Revista IEEE sobre dispositivos y circuitos computacionales exploratorios de estado sólido . 1 : 3–11. Código Bibliográfico :2015IJESS...1....3N. doi : 10.1109/JXCDC.2015.2418033 .
  9. ^ Beyond CMOS (PDF) . Hoja de ruta tecnológica internacional para semiconductores 2.0 (edición de 2015). Archivado (PDF) desde el original el 16 de abril de 2023 . Consultado el 16 de junio de 2017 .
  10. ^ Manipatruni, Sasikanth; Nikonov, Dmitri E.; Lin, Chia-Ching; Gosavi, Tanay A.; Liu, Huichu; Prasad, Bhagwati; Huang, Yen-Lin; Bonturim, Everton; Ramesh, Ramamoorthy; Young, Ian A. (3 de diciembre de 2018). "Lógica magnetoeléctrica de giro-órbita escalable y energéticamente eficiente". Nature . 565 (7737): 35–42. doi :10.1038/s41586-018-0770-2. ISSN  0028-0836. PMID  30510160. S2CID  256769872.
  11. ^ Seabaugh (septiembre de 2013). "El transistor de efecto túnel". IEEE Spectrum . 50 (10). IEEE: 35–62. doi :10.1109/MSPEC.2013.6607013. S2CID  2729197. Archivado desde el original el 29 de junio de 2021. Consultado el 16 de abril de 2023 .
  12. ^ Holmes, DS; Ripple, AL; Manheimer, MA (junio de 2013). "Computación superconductora energéticamente eficiente: presupuestos y requisitos de potencia". IEEE Trans. Appl. Supercond . 23 (3). 1701610. Bibcode :2013ITAS...2301610H. doi :10.1109/TASC.2013.2244634. S2CID  20374012. Archivado desde el original el 2022-10-10 . Consultado el 2023-04-16 .
  13. ^ Holmes, DS; Kadin, AM; Johnson, MW (diciembre de 2015). "Superconducting Computing in Large-Scale Hybrid Systems". Computadora . 48 (12): 34–42. doi :10.1109/MC.2015.375. S2CID  26578755. Archivado desde el original el 2022-12-25 . Consultado el 2023-04-16 .

Lectura adicional

  • Banerjee, Niloy (3 de septiembre de 2019). "Una nueva puerta en el mundo "más allá de CMOS"". BISinfotech . Archivado desde el original el 13 de mayo de 2022 . Consultado el 13 de mayo de 2022 .
  • Nikonov, Dmitri E.; Ian A. (2013-12). "Descripción general de los dispositivos Beyond-CMOS y una metodología uniforme para su evaluación comparativa". Actas del IEEE . 101 (12): 2498–2533. doi :10.1109/jproc.2013.2252317. ISSN  0018-9219.
  • Seabaugh, AC y Zhang, Q., 2010. Transistores de túnel de bajo voltaje para lógica más allá de CMOS. Actas del IEEE , 98 (12), págs. 2095-2110.
  • Bernstein, K., Cavin, RK, Porod, W., Seabaugh, A. y Welser, J., 2010. Perspectivas de dispositivos y arquitectura para conmutadores más allá de CMOS. Actas del IEEE , 98 (12), págs. 2169-2184.
  • Sasikanth Manipatruni , Nikonov, DE e Ian A. Young , 2018. Más allá de la computación CMOS con espín y polarización. Nature Physics , 14 (4), págs. 338-343.
  • Banerjee, SK, Register, LF, Tutuc, E., Basu, D., Kim, S., Reddy, D. y MacDonald, AH, 2010. Grafeno para aplicaciones CMOS y más allá de CMOS. Actas del IEEE , 98 (12), págs. 2032-2046.
  • Topaloglu, RO y Wong, HSP eds., 2019. Tecnologías Beyond-CMOS para el diseño de computadoras de próxima generación . Berlín/Heidelberg, Alemania: Springer.
  • Sasikanth Manipatruni , Nikonov, DE, Lin, CC, Gosavi, TA, Liu, H., Prasad, B., Huang, YL, Bonturim, E., Ramesh, R. y Young, IA, 2019. Lógica magnetoeléctrica de espín-órbita escalable y energéticamente eficiente. Nature , 565 (7737), págs. 35-42.
  • Edición ITRS 2013
    • RESUMEN DE DISPOSITIVOS DE INVESTIGACIÓN EMERGENTES
    • Resumen de integración de procesos, dispositivos y estructuras
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